Способ исследования нагнетательных скважин Российский патент 2019 года по МПК E21B47/10 G01F1/80 G01F15/08 

Настоящее изобретение относится к способам и измерительному комплексу изучения смешанного потока газа, жидкости и твердых частиц. Газ и жидкость могут быть представлены водой, паром и различными фракциями углеводородов. Область применения предлагаемого технического решения - нефтегазовая промышленность.

В нефтяной промышленности с начала 1980-х годов возникла проблема измерения свойств смесей нефть-вода-газ. С тех пор начались масштабные исследования, направленные на создание прибора (расходомера), пригодного для применения в производственной среде с целью измерения параметров трехфазного потока.

Как будет показано далее, для измерений многофазного потока существуют несколько методов и известных измерителей расхода. Несмотря на большое количество технических решений, предложенных в последние годы, ни один из трехфазных расходомеров, появившихся на рынке, всем указанным требованиям все же не отвечает, особенно это касается измерения расхода из скважин доноров при межскважинной перекачки скважинной жидкости (далее МСП), для повышения пластового давления. В добавление к требованиям, предъявляемым к качеству измерений, прибор должен надежно работать в опасной и коррозионной среде. Кроме того, на пути такого потока часто встречается песок, который может разрушать внутреннее пространство прибора, асфальто-смолистые и парафиновые отложения (далее АСПО), которые засоряют измерительные элементы приборов. В зависимости от местоположения и возраста скважины состав среды, поступающей из нефтяного пласта, может очень сильно изменяться. В потоке, генерируемом скважиной, кроме нефтяного и газового компонентов могут присутствовать также вода, песок и твердые углеводороды. Поскольку местоположение скважины и извлекаемая из нее среда могут широко варьироваться, системы, предназначенные для сбора и обработки указанной среды, также значительно отличаются друг от друга. Поставленная нефтяной промышленностью задача разработки универсального многофазного расходомера для мониторинга дебита скважины (в целях учета и налогового контроля) и замены таким прибором используемых в настоящее время традиционных измерителей расхода с разделением фаз и монофазным измерением до сих пор не решена.

Многофазные расходомеры находят все большее применение в измерениях, связанных с тестированием скважин и с идентификацией добываемого сырья. Чтобы оптимизировать разработку и срок службы нефтяного месторождения, нужно предоставить оператору возможность регулярно отслеживать дебит каждой скважины. Обычно для этого используют замерный сепаратор. Однако эти приборы дорого стоят, и их использование в межскважинных перекачках, а именно когда одна или несколько скважин являются акцепторами, а одна или несколько скважин донорами не целесообразно.

Известны для измерения расхода жидкости в трубопроводах крыльчатые счетчики жидкости по ГОСТ Р 50601-93[1]. Однако из-за значительного содержания газа в скважинной продукции точность измерения низкая, отложения АСПО выводят из строя подвижные элементы приборов.

Наиболее близким к достигаемому результату к предлагаемому способу измерения является применение ультразвуковых расходомеров жидкости типа Portaflow 220 А, Метран [2,3], которые могут быть выбраны в качестве аналогов. Ультразвуковой расходомер жидкости типа Panametrics [4] выбран в качестве прототипа.

Преимуществом этих расходомеров является размещение датчиков скорости на наружной поверхности трубопровода. Скорость жидкости измеряется ультразвуком, передаваемым от одного датчика к другому. Результат измерения в диапазоне от 0,1 до 20 м/с индицируется на индикаторе, что позволяет вести контроль и мониторинг реальной скорости потока жидкости в трубопроводе. Недостатком применения ультразвуковых расходомеров для измерения расхода многофазной жидкости в системе МСП, является отложения внутри трубопровода, из-за которых ультразвуковые расходомеры перестают работать. При наличии в потоке жидкости несколько фаз (например, жидкость+газ), показания расходомера завышаются, по сравнению с реальным расходом, из за газа в потоке в потоке жидкости. Невозможность после исследования скважины на приемистость измерить устьевое давление (до и после штуцерного устройства, при его наличии).

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в преодолении перечисленных ограничений, относящихся к известным способам и устройствам.

Другие задачи, которые решаются настоящим изобретением, заключаются в следующем:

- обеспечение возможности измерений расходов жидкости для многофазной смеси в любом режиме потока,

- обеспечение возможности применения простого и точного математического моделирования многофазного потока,

- разработка компактной конструкции, предназначенной для создания требуемого режима потока и проведения соответствующих измерений,

- обеспечение возможности применения простых и стандартных калибровок многофазного расходомера,

- обеспечение возможности применения простых и стандартных поверок многофазного расходомера,

- создание перепада давлений в трубе, предназначенной для протекания многофазной текучей среды,

- обеспечение возможности размещения в любом месте возле скважины, в том числе теплоизолированном блоке,

- разработка компактной механической конструкции, предназначенной для проведения измерений.

- обеспечение возможности работы в качестве регулятора давления закачки рабочего агента для стабилизации давления закачки в системе подержания пластового давления.

Осуществление изобретения

Способ исследования нагнетательных скважин, когда одна или несколько скважин являются акцепторами, а одна или несколько скважин донорами и на которых установлен штуцер, производится в результате замера расхода скважиной жидкости, приемистости и давления закачки с достаточной точностью, за счет одновременного произведения нескольких операций, а именно замер расхода, приемистости и давления до и после штуцера дифференциальным манометром. Способ исследования скважин заключается в следующем устанавливается дифференциальный манометр, обе измерительные камеры соединены шлангами высокого давления, один из которых соединен с вентилем до штуцера. Замер возможен только в том случае, когда установлен штуцер, в противном случае перепада давления не будет и замер давления, расхода будет невозможен, а второй с вентилем после штуцера. Таким образом, будет произведен замер не только расход технологической жидкости, но и замер давления до и после штуцера, что позволит проводить измерения на скважинах МСП, а также в которых происходит отложение АСПО.

Способ исследования нагнетательных скважин, выполняется следующим образом, оператор по исследованию скважин устанавливает штуцер, далее подсоединяет шланги высокого давления с помощью вентиля до и после штуцера. Производит одновременного замер расхода скважиной жидкости, приемистости и давления закачки, с применением измерения давления до и после штуцера дифференциальным манометром, обе измерительные камеры которого соединены шлангами высокого давления, один из которых соединен с вентилем до штуцера, а второй вентилем после штуцера, где в качестве камер низкого давления и высокого давления применяется внутреннее пространство штуцера и участка трубопровода.

Источники информации:

1. ГОСТ Р 50601-93 Счетчики питьевой воды крыльчатые. Общие технические условия, аналог

2. Ультразвуковой расходомер. Partaflow 220, Руководство по эксплуатации, аналог.

3. Интеллектуальные датчики давления Метран-150, Код ОКП 42 1200, www.metran.ru, РФ, Челябинск, аналог.

4. Ультразвуковой расходомер GE Panametrics модели РТ 878 прототип.

Изобретение относится к способам и измерительному комплексу изучения смешанного потока газа, жидкости и твердых частиц. Техническим результатом является повышение точности измерения расхода многофазной жидкости. Способ исследования нагнетательных скважин, где одна или несколько скважин являются акцепторами, а одна или несколько скважин донорами, на которых установлен штуцер, производится в результате одновременного замера расхода скважиной жидкости, приемистости и давления закачки, с применением измерения давления до и после штуцера дифференциальным манометром, обе измерительные камеры которого соединены шлангами высокого давления, один из которых соединен с вентилем до штуцера, а второй - вентилем после штуцера, где в качестве камер низкого давления и высокого давления применяется внутреннее пространство штуцера и участка трубопровода.

Способ исследования нагнетательных скважин, где одна или несколько скважин являются акцепторами, а одна или несколько скважин донорами, на которых установлен штуцер, производится в результате одновременного замера расхода скважиной жидкости, приемистости и давления закачки, с применением измерения давления до и после штуцера дифференциальным манометром, обе измерительные камеры которого соединены шлангами высокого давления, один из которых соединен с вентилем до штуцера, а второй - вентилем после штуцера, где в качестве камер низкого давления и высокого давления применяется внутреннее пространство штуцера и участка трубопровода.